一種低價(jià)簡易電源的設(shè)計(jì)

圖5顯示了12V/(1.8V/3.5A)電源在滿載下的波形。最上面的波形是1.8V輸出電壓紋波。測出來的紋波值也是53mV。中間波形是上端和下端場效應(yīng)管驅(qū)動電壓。最下面波形是BST管腳上的電壓。測量出來的開關(guān)頻率是145kHz，非常接近前面計(jì)算出來的150kHz值。

圖5 12V/(1.8V/3.5A)開關(guān)電源波形(滿載)

圖6顯示了輸出電壓在負(fù)載從滿載到空載過程中的波形。直流電壓的變化小于50mV，大約是輸出電壓的3％。

圖6 輸出電壓動態(tài)波形（Vin=12V，VO=1.8V，IO=3.5A～0A）

4 PCB線路板排版要點(diǎn)

為保證設(shè)計(jì)的電源能在系統(tǒng)中正常工作，PCB排版是非常重要的。電源PCB排版與數(shù)字電路排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字芯片可以通過PCB軟件來自動排列，芯片之間的連接線可以通過PCB軟件來自動連接。正確的開關(guān)電源PCB排版需要設(shè)計(jì)人員對開關(guān)電源工作原理有一定的了解。通常設(shè)計(jì)人員需要知道高頻交流電流的走線并能夠區(qū)分小信號控制電路部分和大功率元器件走線部分。

圖7將傳統(tǒng)電路圖（圖1）分成控制電路部分和功率電路部分。一般來講，電源的功率電路部分包括輸入電容（Cin），輸出電容(CO），輸出電感（L），場效應(yīng)管(S1/S2）。控制電路部分包括PWM芯片、旁路電容、自舉電路及反饋電阻。

圖7 電源控制電路（細(xì)線）和功率電路走線（粗線）

圖8更進(jìn)一步顯示功率電路部分的電流和電壓?？梢钥吹礁哳l率交流電流在由場效應(yīng)管和輸入電容所組成的回路中流動。所以，此回路中元器件之間的PCB走線要短且寬。此回路的面積越小越好。小回路面積將大大地減小EMI噪聲并產(chǎn)生一個(gè)比較安靜的功率地。安靜的功率地使場效應(yīng)管的柵極驅(qū)動電壓波形非常干凈。Cin可用大容量電解電容和小容量瓷片電容并聯(lián)，并要靠近場效應(yīng)管。這可以用圖9的物理效應(yīng)來解釋。在圖9中，如果高頻電流的回路面積很大，就會在回路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很強(qiáng)的EMI。如果同樣的高頻電流的回路面積設(shè)計(jì)得非常小，回路內(nèi)部和外部的電磁場互相抵銷，整個(gè)電路會變得非常安靜。

圖8 功率電路的電流和電壓

圖9 大回路面積大EMI干擾（上）小回路面積小EMI干擾（下）